MXene基复合电极的构建及其对酚类药物的电化学检测研究

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酚类药物具有止痛、消炎、抗过敏等作用,被广泛应用于治疗人体神经痛、感冒发烧和过敏性休克。然而,过量的用药可能导致人体产生恶心呕吐、肝肾衰竭等不良反应。临床分析中,对于体液中的酚类药物监测有利于制定个性化给药方案和药物联用监控。此外,人体排泄物中少量未分解的酚类药物,也属于水源中的药物污染物。因此,建立高灵敏度,快速可靠的酚类药物检测分析方法具有重要的实际意义。电化学分析法由于具有灵敏度高、响应快速、成本低及微型化等优点受到国内外学者的广泛关注。二维过渡金属碳化物或氮化物(MXene)具有类金属电导率、大比表面积、开放的层间通道和可调的官能团等特性,是一类极具发展潜力的电化学传感材料。然而,MXene纳米片层间由于范德华力的而倾向于自堆叠,这将导致其固有的电化学性能大打折扣。将MXene与其他导电材料通过组装复合可以防止其自堆叠现象,提升其电化学稳定性和催化性能。基于此,本论文设计及制备了三种MXene基复合材料,并以其为电极修饰材料构建了三种电化学传感平台,用于酚类药物的检测研究。主要内容如下:(1)通过Michael加成反应,将氨基化的多壁碳纳米管(NH2-MWCNTs)稳定交联在聚多巴胺(PDA)功能化的MXene上,制备MXene@PDA/NH2-MWCNTs复合材料。分级结构的MXene@PDA/NH2-MWCNTs复合材料具有大比表面积、良好的导电性和电催化性能。以MXene@PDA/NH2-MWCNTs构建电化学传感器,用于对乙酰氨基酚(AAP)的电化学检测研究。在优化的条件下,该传感器在5.0 n M-10.0μM和10.0μM-60.0μM范围内对AAP具有良好的线性响应,检出限为1.0 n M(S/N=3)。同时,该传感器具有良好的稳定性、重复性和重现性,且成功应用于药片及尿液样品中AAP的检测。(2)以MXene和氧化石墨烯为原料,通过一步水热法合成了MXene/氮掺杂还原氧化石墨烯(MXene/N-r GO)复合材料。MXene/N-r GO复合材料具有独特的催化活性、丰富的活性位点和优越的导电性。以MXene/N-r GO构建电化学传感器,用于肾上腺素(AD)的电化学检测研究。在优化的条件下,该传感器在10.0 n M-90.0μM范围内对AD具有良好的线性响应,检出限为3.0 n M(S/N=3)。同时,该传感器具有良好的稳定性、重复性和重现性,且成功应用于尿液样品中AD的检测。(3)通过超声自组装制备MXene/碳纳米角(MXene/CNHs)复合材料作为传感基底。随后,在羟甲基-3,4-乙烯二氧基噻吩(功能单体)与AD(模板分子)的混合溶液中,通过电聚合法制备了分子印迹聚合物(MIP)膜。去除模板后形成分子印迹复合电极。多层MXene/CNHs电极可显著提高电子转移能力、比表面积和电催化能力。在MXene/CNHs上形成的PEDOT-CH2OH-MIP膜对目标物AD的识别具有识别特异性。在优化的条件下,该传感器在1.0 n M-60.0μM范围内对AD具有良好的线性响应,检出限为0.3 n M(S/N=3)。同时,MXene/CNHs印迹电极具有良好的稳定性、重复性和选择性,且成功应用于尿液样品中AD的检测。
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